專利名稱：一種石墨烯轉(zhuǎn)刷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨烯轉(zhuǎn)刷及其制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀蜂巢結(jié)構(gòu)的新材料，是已知材料中最薄也是最堅硬的納米材料。石墨烯具有良好的物理和化學(xué)性質(zhì)，近年來引起國際上的廣泛關(guān)注。目前，石墨烯的應(yīng)用主要集中在電學(xué)性能方面，如小分子的電化學(xué)檢測、生物傳感器的制備、DNA檢測以及電容器、電池材料等。此外，石墨烯在噪聲控制、海水淡化、抗菌物質(zhì)、隧穿勢壘材料以及熱界面材料等領(lǐng)域也都具有很大發(fā)展前景。石墨烯與水體中的污染物之間可以產(chǎn)生非常強(qiáng)的絡(luò)合反應(yīng)，從而對污染物有很強(qiáng)的吸附能力，其巨大的比表面積也使其具有良好的吸附性能，是水處理過程中擁有巨大應(yīng)用潛力的吸附材料。同時，石墨烯作為載體在催化降解等水處理工藝中也有一定應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的石墨烯吸附材料一般為粉末狀固體，作為納米材料在水處理過程中難以實現(xiàn)固液分離，容易對水體造成二次污染，因此限制了其在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種石墨烯轉(zhuǎn)刷及其制備方法本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種石墨烯轉(zhuǎn)刷，包括刷桿和石墨烯固體刷毛，所述的刷桿為棒狀或長柄狀，所述的石墨烯固體刷毛設(shè)置在刷桿的前端，石墨烯固體刷毛占整個刷桿的1/3 2/3。所述的刷桿材料為石墨或者鈦金屬。本發(fā)明還提供一種石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，包括以下步驟(I)將氧化石墨烯配成濃度為2 10mg/mL的氧化石墨烯水溶液，然后與抗壞血酸混合并攪拌均勻，制得混合溶液，所述氧化石墨烯水溶液與抗壞血酸的質(zhì)量比為1:6 1:8 ；(2)取長度20 50cm的棒狀或長柄狀刷桿，將刷桿的前端垂直浸入步驟(I)制得的混合溶液中，固定刷桿于混合溶液中，所述刷桿浸入溶液中的長度為刷桿長度的1/3 2/3 ；(3)將步驟(2)中固定有刷桿的溶液于70 90°C加熱10 30min，取出刷桿，用去離子水清洗3 5次，制得石墨烯轉(zhuǎn)刷。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(I)中，濃度為4mg/mL的氧化石墨烯水溶液與抗壞血酸按質(zhì)量比為1:6的配比混合。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(I)中，所述氧化石墨烯水溶液的制備方法如下將氧化石墨烯粉加入到去離子水中，常溫下超聲振蕩30min,配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(I)中，固定有刷桿的溶液于90°C水浴環(huán)境中加熱30mino本制備方法的反應(yīng)原理為利用石墨烯的疏水性以及石墨烯共軛結(jié)構(gòu)J1-JI鍵的堆疊作用，使石墨烯在刷桿周圍聚集形成固體狀石墨烯刷毛。本發(fā)明的石墨烯轉(zhuǎn)刷適用于水處理工藝中污染物的吸附降解以及用作催化劑的載體等領(lǐng)域。本發(fā)明的原料抗壞血酸、氧化石墨烯均為市售產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點如下1、本發(fā)明將石墨烯制備成石墨烯轉(zhuǎn)刷，避免了石墨烯在水中的擴(kuò)散而對水體造成二次污染，增強(qiáng)了石墨烯上的吸附效果，同時提高了石墨烯的回收率。2、本發(fā)明所述的石墨烯轉(zhuǎn)刷，石墨烯固體刷毛是由石墨烯在刷桿周圍聚集形成的，在應(yīng)用于水處理過程中的操作簡單便捷，使用效率高，石墨烯固體刷毛與分散的石墨烯相比增強(qiáng)了吸附能力，同時便于與水體分離。3、本發(fā)明的石墨烯轉(zhuǎn)刷清洗方便，便于再次利用。4、本發(fā)明制備石墨烯轉(zhuǎn)刷的原料易得，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉。


圖1為本發(fā)明石墨烯轉(zhuǎn)刷的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1、刷桿；2、石墨烯固體刷毛。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。實施例中使用的原料抗壞血酸為市購產(chǎn)品，青島天新食品添加劑有限公司有售；氧化石墨烯為市購產(chǎn)品，常州科技元素股份有限公司有售。實施例1一種石墨烯轉(zhuǎn)刷，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括刷桿I和石墨烯固體刷毛2，所述的刷桿I為棒狀，石墨烯固體刷毛2設(shè)置在刷桿I的前端，石墨烯固體刷毛2占整個刷桿的1/3。刷桿I的材料為石墨。實施例2如實施例1所述石墨烯轉(zhuǎn)刷，不同之處在于，所述的刷桿I為長柄狀，石墨烯固體刷毛2占整個刷桿的2/3。刷桿I的材料為鈦金屬。實施例3一種如實施例1所述石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，包括以下步驟1、稱取400mg的O3tl氧化石墨烯溶加入IOOmL去離子水中，常溫下超聲振蕩30min，配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液，分取氧化石墨烯水溶液于IOOmL燒杯中。2、取抗壞血酸，加入氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯水溶液與抗壞血酸質(zhì)量比為1:6,混合并攪拌均勻,制得混合溶液。3、取長30cm半徑為O. 5cm的石墨棒沖洗后,將石墨棒的前端垂直浸入制得的混合溶液中，并加蓋固定石墨棒。
4、將燒杯置于90°C水浴環(huán)境中加熱30min，溶液中間刷桿周圍形成固體石墨烯刷毛后將整個石墨烯轉(zhuǎn)刷取出，用去離子水清洗5次后制得石墨烯轉(zhuǎn)刷。實驗結(jié)果顯示,石墨棒前端形成了約1. 5cm厚度的石墨烯固體刷毛,氧化石墨烯水溶液完全澄清。實施例4一種如實施例1所述石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，包括以下步驟1、稱取400mg的O3tl氧化石墨烯溶加入IOOmL去離子水中，常溫下超聲振蕩30min，配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液，分取氧化石墨烯水溶液于IOOmL燒杯中。2、取抗壞血酸，加入氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯水溶液與抗壞血酸質(zhì)量比為1:6,混合并攪拌均勻,制得混合溶液。3、取長30cm半徑為O. 5cm的石墨棒沖洗后,將石墨棒的前端垂直浸入制得的混合溶液中，并加蓋固定石墨棒。4、將燒杯置于70°C水浴環(huán)境中加熱15min，溶液中間刷桿周圍形成固體石墨烯刷毛后，取出石墨棒，用去離子水清洗5次后得到成品。實驗結(jié)果顯示,石墨棒前端形成了約Icm厚度的石墨烯固體刷毛,氧化石墨烯水溶液澄清。實施例5一種如實施例1所述石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，包括以下步驟1、稱取400mg的O3tl氧化石墨烯溶加入IOOmL去離子水中，常溫下超聲振蕩30min，配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液，分取氧化石墨烯水溶液于IOOmL燒杯中。2、取抗壞血酸，加入氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯水溶液與抗壞血酸質(zhì)量比為1:8，混合并攪拌均勻，制得混合溶液。3、取長50cm半徑為O. 5cm的石墨棒沖洗后,將石墨棒的前端垂直浸入制得的混合溶液中，并加蓋固定石墨棒。4、將燒杯置于90°C水浴環(huán)境中加熱30min，溶液中間刷桿周圍形成固體石墨烯刷毛后將整個石墨烯轉(zhuǎn)刷取出，用去離子水清洗3次后制得石墨烯轉(zhuǎn)刷。實驗結(jié)果顯示,石墨棒前端形成了約2. 3cm厚度的刷毛,氧化石墨烯水溶液完全澄清。
權(quán)利要求
1.一種石墨烯轉(zhuǎn)刷，包括刷桿和石墨烯固體刷毛，所述的刷桿為棒狀或長柄狀，所述的石墨烯固體刷毛設(shè)置在刷桿的前端，石墨烯固體刷毛占整個刷桿的1/3 2/3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯轉(zhuǎn)刷，其特征在于，所述的刷桿材料為石墨或者鈦金屬。
3.—種權(quán)利要求1所述石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，包括以下步驟 (1)將氧化石墨烯配成濃度為2 lOmg/mL的氧化石墨烯水溶液，然后與抗壞血酸混合并攪拌均勻，制得混合溶液，所述氧化石墨烯水溶液與抗壞血酸的質(zhì)量比為1:6 1:8 ; (2)取長度20 50cm的棒狀或長柄狀刷桿，將刷桿的前端垂直浸入步驟(I)制得的混合溶液中，固定刷桿于混合溶液中，所述刷桿浸入溶液中的長度為刷桿長度的1/3 2/3 ； (3)將步驟(2)中固定有刷桿的溶液于70 90°C加熱10 30min，取出刷桿，用去離子水清洗3 5次，制得石墨烯轉(zhuǎn)刷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，濃度為4mg/mL的氧化石墨烯水溶液與抗壞血酸按質(zhì)量比為1:6的配比混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述氧化石墨烯水溶液的制備方法如下將氧化石墨烯粉末加入到去離子水中，常溫下超聲振蕩30min,配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯轉(zhuǎn)刷的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，固定有刷桿的溶液于90°C水浴環(huán)境中加熱30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨烯轉(zhuǎn)刷及其制備方法，將氧化石墨烯配成濃度為2～10mg/mL的氧化石墨烯水溶液，然后與抗壞血酸混合并攪拌均勻，制得混合溶液，取長度20～50cm的棒狀或長柄狀刷桿，將刷桿的前端垂直浸入混合溶液中，固定刷桿于混合溶液中，將固定有刷桿的溶液于70～90℃加熱10～30min，取出刷桿，用去離子水清洗3～5次，制得石墨烯轉(zhuǎn)刷。本發(fā)明將石墨烯制備成石墨烯轉(zhuǎn)刷，避免了石墨烯在水中的擴(kuò)散而對水體造成二次污染，增強(qiáng)了石墨烯上的吸附效果，同時提高了石墨烯的回收率。原料易得，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉。
文檔編號B01J20/30GK103055814SQ20131001762
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者孫雪菲, 何林, 王曙光 申請人:山東大學(xué)